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第4章 抗衰落技术
3.角度分集
由于地形地貌和建筑物等 环境的不同，到达接收 端的不同路径的信号可 能来自于不同的方向， 在接收端，采用方向性 天线，分别指向不同的 信号到达方向，则每个 方向性天线接收到的多 径信号是不相关的。 相关天线阵列：d<1/2 波长 >> c
4.频率分集
传输的信息以不同的载频发射出去，两 个频率成分具有相互独立的衰落特性。 条件：f2-f1 >> Bc 频率分集的优点是，与空间分集相比， 减少了天线的数目。 缺点是，要占用更多的频谱资源，在发 射端需要多部发射机。
rmr k rk
k 1
M
3．等增益合并
在最大比合并中，实时改变αi是比较困
难的，通常希望αi为常量，取αi=1就是 等增益合并。
衰 落 信 号
接收机1 相位调整
r1 r2
1 1 2 1
r 1 r2
req
接收机2 相位调整
图 4.12
二重分集等增益合并
4.开关式合并
常用分集技术
分集技术的实质对传输信号进行过取样
空间分集技术——用2个以上的天线收同一个信号
频率分集技术——用2个以上的载波频率传输
时间分集技术——在不同时间接收同一个信号 极化分集——接收垂直和水平极化信号
A
d/f /t/p
1.空间分集
空间分集的原理如图4.2所示。 空间分集的依据在于快衰落的空间独立性，即在任意 两个不同的位置上接收同一个信号，只要两个位置的 距离大到一定程度，则两处所收信号的衰落是不相关 的。为此，空间分集的接收机至少需要两副相隔距离 为d的天线，间隔距离d与工作波长、地物及天线高度 有关，在移动信道中， 通常取：
3.抗衰落技术
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
14
微波与数字通信技术国家重点实验室
对抗原理（续）
• 对抗频率选择性衰落的主要方法： －分集技术； －瑞克技术； －均衡技术； －纠错技术。
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
15
微波与数字通信技术国家重点实验室
• 对多径信号进行分离，根据信道估计的结果来进 行多径信号合并。
• 对于CDMA系统，当多径延时大于一个码片时， 多径信号可以看成是不相关的。
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
精选完整ppt课件
清华大学
22
微波与数字通信技术国家重点实验室
瑞克接收的基本原理-多径
• 传输环境时变： 频率、相位、时间的变化
清华大学
13
微波与数字通信技术国家重点实验室
对抗原理
• 频率选择性衰落主要是由于多径效应引起的。 • 多径效应最严重的后果之一是在信道传递函数中
引入一个非理想的Hc(f)，破坏奈奎斯特准则和匹 配滤波准则，从而产生码间串扰，使有效的Eb/No 恶化。 • 对抗频率选择性衰落就是要消除非理想Hc(f)的影 响。
精选完整ppt课件
清华大学
32
微波与数字通信技术国家重点实验室
均衡器算法性能
• 算法性能参数：
– 收敛速度：算法进入稳定的迭代次数，即收敛时间 ；
S2(t)
控制
CDMA 移动通信技术
CDMA移抗动衰通落技技术术
最大增益合并
最小色散合并
精选完整ppt课件
移动通信技术 第四章 抗衰落技术PPT课件
N-k=r为每码组中的监督码元数目，或称为监督位 数目。
图 4 - 13 分组码结构
图 4 - 14 码距的几何意义
分组码
一种编码的最小码距d0的大小直接关系着这 种编码的检错和纠错能力。
一般情况下， 码的检、 纠错能力与最小码距 d0的关系可分为以下三种情况。
(1) 为检测e个错码， 要求最小码距d0≥e+1； (2) 为纠正t个错码， 要求最小码距d0≥2t+1； (3) 为纠正t个错码， 同时检测e个错码， 要求最
抗衰落技术
本章纲要
4.1 分集接收 4.2 RAKE接收 4.3 纠错编码技术 4.4 均衡技术
分集接收
4.1.1 分集技术原理
什么是分集接收？
☺ 所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互 相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低 信号电平起伏的办法。
☺分集有两重含义： 一是分散传输， 使接收端能获得多 个统计独立的、携带同一信息的衰落信号； 二是集中 处理， 即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进 行合并(包括选择与组合)以降低衰落的影响。
小码距d0≥e+t+1 (e＞t)
图 4 - 15 码距与检、 (a) 检测e个错码； (b) 纠正t个错码； (c) 纠正t个错码， 同时检测e个错码
奇偶校验码
表4-3 奇 偶 校 验 码
CRC校验
CRC(循环冗余校验)根据输入比特序列(SK-1,
SK-2, …, S1, S0)通过CRC算法产生L位的校验 比特序列 (CL-1, CL-2, …, C1, C0)。
纠错编码技术
在信息码元序列中加入监督码元就称为差错 控制编码，也称为纠错编码。
传统的信道编码通常分成两大类即分组码和 卷积码。
图 4 - 13 分组码结构
图 4 - 14 码距的几何意义
分组码
一种编码的最小码距d0的大小直接关系着这 种编码的检错和纠错能力。
一般情况下， 码的检、 纠错能力与最小码距 d0的关系可分为以下三种情况。
(1) 为检测e个错码， 要求最小码距d0≥e+1； (2) 为纠正t个错码， 要求最小码距d0≥2t+1； (3) 为纠正t个错码， 同时检测e个错码， 要求最
抗衰落技术
本章纲要
4.1 分集接收 4.2 RAKE接收 4.3 纠错编码技术 4.4 均衡技术
分集接收
4.1.1 分集技术原理
什么是分集接收？
☺ 所谓分集接收，是指接收端对它收到的多个衰落特性互 相独立(携带同一信息)的信号进行特定的处理，以降低 信号电平起伏的办法。
☺分集有两重含义： 一是分散传输， 使接收端能获得多 个统计独立的、携带同一信息的衰落信号； 二是集中 处理， 即接收机把收到的多个统计独立的衰落信号进 行合并(包括选择与组合)以降低衰落的影响。
小码距d0≥e+t+1 (e＞t)
图 4 - 15 码距与检、 (a) 检测e个错码； (b) 纠正t个错码； (c) 纠正t个错码， 同时检测e个错码
奇偶校验码
表4-3 奇 偶 校 验 码
CRC校验
CRC(循环冗余校验)根据输入比特序列(SK-1,
SK-2, …, S1, S0)通过CRC算法产生L位的校验 比特序列 (CL-1, CL-2, …, C1, C0)。
纠错编码技术
在信息码元序列中加入监督码元就称为差错 控制编码，也称为纠错编码。
传统的信道编码通常分成两大类即分组码和 卷积码。
移动通信——抗衰落技术
目录抗衰落技术 (2)一、概述 (2)1）引起衰落的原因 (2)2）抗衰落技术的种类 (2)二、分集接收技术 (2)1）基本思想 (3)2）适用范围 (3)3）如何实现自身的功能 (3)（1）时间分集 (3)（2）空间分集 (4)（3）频率分集 (5)4）各分集技术之间的优缺点 (5)三、合并技术 (5)1）基本思想： (5)2）适用范围： (6)3）如何实现自身的功能： (6)四、均衡技术 (6)1）基本思想 (6)2）适用范围 (7)3）如何实现自身的功能 (7)五、信道编码技术 (7)1）信道编码技术产生的原因与作用 (7)2）信道编码技术的基本思想及优缺点 (8)3）适用范围 (8)4）信道编码技术及功能的实现 (8)（1）分组码 (9)（2）卷积码 (9)（3）Turbo码 (10)（4）交织 (10)（5）伪随机序列扰码 (11)六、扩频技术 (11)1）基本思想 (12)2）适用范围 (12)3）如何实现自身的功能 (12)（1）直接序列扩频与解扩的原理 (12)（2）跳频扩频通信系统 (12)抗衰落技术一、概述衰落对传输信号的质量和传输可靠度都有很大的影响，严重的衰落甚至会使传播中断，随着移动通信技术的发展，传输的数据速率越来越高，人们对信号正确有效地接收的要求也越来越重要，在移动通信中，移动信道的多径传播、时延扩展以及伴随接收机移动过程产生的多普勒频移会使接收信号产生严重衰落；阴影效应会使接收的信号过弱而造成通信中断；信道存在的噪声和干扰也会使接收信号失真而造成误码；为了改善和提高接收信号的质量，在移动通信中就必须使用到抗衰落技术。
1）引起衰落的原因的也是最重要的衰落成因。
多条射线的产生，可能是由于地面、大气不均匀层或天线附近的地形地物的反射，也可能是由于电离层多次反射、电离层中的寻常波和非常波或天波和地波的同时出现。
多径干涉形成的衰落通常称为多径衰落或干涉型衰落。
非正常衰减发生时，接收信号电平低于正常值，从而形成衰落。
西安电子科技大学移动通信课件_第7章-抗衰落技术
我们注意到，这两个接收信号的信噪比变化是 基本不相关的。也就是说，信道对由不同天线 捕捉到的两个接收信号的影响是相互独立的， 它们同时经历深衰落的可能性非常的小。
因此，哪怕我们只是选择信噪比高的那个信号 用于解调，这样得到的总的接收信号也将具有 比使用单个接收天线时的接收信号更好的平均 信噪比，这必将有利于提高接收性能。
谢谢大家！
而实际的移动无线信道都是时变信道，自适应均 衡器通过跟踪信道变化来使得上述频域特性得到 近似地满足。 常见的实现方法：无线通信中，由于信道是未知 且时变的。要按上述原理实现均衡首先就必须解 决如何获取信道的冲激响应的问题（“变未知为
已 知”），这叫作信道估计，通常通过发送端发送
已 知序列（称作“训练序列”），接收端通过对训
经选择后得到 的接收信号
分集的概念
分集主要是信号接收时的概念，用来对 抗小尺度衰落所引起的包络起伏变化。 分集接收机可以获取由同一发送信号形 成的不同分集支路，各支路信号的包络 （幅度）不具有相关性，从而就可以通 过对它们进行一定的处理来提升接收信 噪比，从而改善接收质量。
（分
集）
分：
同样的发送信息
码间干扰（不可减轻 错误）
衰落余量——增加发 射功率或减小小区半 径
差错控制编码 交织 跳频 分集
均衡 DS扩频 OFDM 定向天线
相互独立的衰落实现1
右图显示了接收端设 置两部天线时，当天 线距离足够远的情况 下，就同一发射信号 而言，它们分别接收 到的信号的信噪比在 小尺度上的变化情况。
相互独立的衰落实现2
信源比特 编码器
交织器
调制器
信道
恢复出的 译码器
信源比特
解织器
解调器
发送端：交织器位于编码器之后，调制器之前；接收 端：解织器位于解调器之后，译码器之前。
因此，哪怕我们只是选择信噪比高的那个信号 用于解调，这样得到的总的接收信号也将具有 比使用单个接收天线时的接收信号更好的平均 信噪比，这必将有利于提高接收性能。
谢谢大家！
而实际的移动无线信道都是时变信道，自适应均 衡器通过跟踪信道变化来使得上述频域特性得到 近似地满足。 常见的实现方法：无线通信中，由于信道是未知 且时变的。要按上述原理实现均衡首先就必须解 决如何获取信道的冲激响应的问题（“变未知为
已 知”），这叫作信道估计，通常通过发送端发送
已 知序列（称作“训练序列”），接收端通过对训
经选择后得到 的接收信号
分集的概念
分集主要是信号接收时的概念，用来对 抗小尺度衰落所引起的包络起伏变化。 分集接收机可以获取由同一发送信号形 成的不同分集支路，各支路信号的包络 （幅度）不具有相关性，从而就可以通 过对它们进行一定的处理来提升接收信 噪比，从而改善接收质量。
（分
集）
分：
同样的发送信息
码间干扰（不可减轻 错误）
衰落余量——增加发 射功率或减小小区半 径
差错控制编码 交织 跳频 分集
均衡 DS扩频 OFDM 定向天线
相互独立的衰落实现1
右图显示了接收端设 置两部天线时，当天 线距离足够远的情况 下，就同一发射信号 而言，它们分别接收 到的信号的信噪比在 小尺度上的变化情况。
相互独立的衰落实现2
信源比特 编码器
交织器
调制器
信道
恢复出的 译码器
信源比特
解织器
解调器
发送端：交织器位于编码器之后，调制器之前；接收 端：解织器位于解调器之后，译码器之前。
移动通信抗衰落技术课件
t 0.1 0
由式 (4-15) ,即M条支路的中断概率为：
1. 选择式合并的性能：
（1）使用 4 支路分集, 即 M= 4, 可得 :
P4 (10dB) (1 e
0.1 4
) 0.000082
（2）如果不用分集 , 令 (4-15) 式中 M = 1:
P 10dB) (1 e 1(
• 选择合并
• 最大比合并 • 等增益合并
20
分集接收技术--合并方式
选择式合并
选择式合并是指检测所有分集支路的
信号，以选择其中信噪比最高的那一个支路
的信号作为合并器的输出。 在选择式合并器中，加权系数只有一 项为1， 其余均为0。
21
分集接收技术--合并方式
等增益合并
等增益合并无需对信号加权， 各支路的信号是 等增益相加的。
16
分集接收技术--角度分集
使电波通过几个不同路径，以不同角度到达接收端， 接收端利用方向性天线分别指向不同的信号到达方向， 每个方向性天线接收到的多径信号是不相关的。
较高频率时容易实现。
17
分集接收技术--场向量分集
接收端通过接收三个互不相关的场向量（Ez,Hx,Hy）, 可获得分集增益。
)
(4 - 16)
由于(1-e-γt/γ0)的值小于1，因而在γt/γ0一定时，分
1. 选择式合并的性能：
由此图 我们可以 得出什么 结论？
图4-5 选择式合并输出载噪比累积概率分布曲线
1. 选择式合并的性能：
例: 假定使用 4 支路分集，每支路收到1个独立的 Rayleigh衰落信号。若信噪比的均值 0 为20dB，判 决阈值 t =10dB. 试将此情况与没有使用分集的简 单接收机相比。 解：根据题意，有：